黃水華
(江蘇省江陰市祝塘中學,江蘇江陰,214415)
此題以三角形為問題背景,結合三角形的兩邊與夾角的已知條件合理創(chuàng)設情境,通過相應邊上的動點與對應三角形的兩頂點所對應的向量的數(shù)量積的構建,來確定對應的最值問題.問題比較常規(guī),難度中等,巧妙設置“動點”,通過動靜結合,“動”中取“靜”,合理求解對應數(shù)量積的最值.
思維視角一:基底思維
方法1:(數(shù)量積法)
解析:設MC=t∈[0,3],
解后反思:隨著線段長度的變化引入對應的參數(shù),結合平面向量的相關知識轉化為含參的二次函數(shù)的最值或取值范圍問題,借助配方處理并利用二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)來確定數(shù)量積的取值范圍.抓住平面向量的基底思維,結合平面向量的線性運算是解決平面向量問題中最常用的基本思維.
思維視角二:幾何思維
方法2:(相交弦定理法)
解析:如圖所示,過點B作BD⊥AC,垂足為D,可得AD=ABcos 60°=1,則有DC=2,
過點C作CE⊥BM,垂足為E,則知B、C、E、D四點共圓,結合圓的相交弦定理,可得MB×ME=MD×MC,
解后反思:根據(jù)題目條件合理構建平面幾何圖形,結合所求結論確定動點的位置,通過垂直的構建,結合四點共圓合理構建圓,利用圓的相交弦定理以及平面向量的投影加以轉化與應用,利用基本不等式的應用來確定對應的最值問題.抓住平面向量的幾何思維,利用三角形、圓以及投影等幾何要素來合理轉化與巧妙應用.
方法3:(極化恒等式法)
解析:由AB=2,AC=3,∠BAC=60°,
如圖所示,取BC的中點D,連接MD,過點D作DE⊥AC,垂足為E,
解后反思:根據(jù)題目條件加以合理構建平面幾何圖形,借助平面幾何的直觀,通過解三角形思維的應用以及直角三角形的性質(zhì)特征,利用極化恒等式加以轉化,數(shù)形結合來確定對應數(shù)量積的最小值,實現(xiàn)問題的直觀轉化與數(shù)形結合.抓住平面向量的幾何思維,結合平面幾何圖形的直觀形象來數(shù)形結合,合理推理與巧妙應用.
思維視角三:解三角形思維
方法4:(解三角形法)
解析:設MC=t∈[0,3],
由AB=2,AC=3,∠BAC=60°,
解后反思:隨著線段長度的變化引入對應的參數(shù),結合解三角形中的余弦定理的應用求解對應的邊長與角的余弦值,進而確定對應邊的表達式,綜合余弦定理的向量式加以轉化,構建含參的二次函數(shù)的最值或取值范圍問題,結合配方處理并利用二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)來確定取值范圍.抓住平面向量的解三角形思維,從三角形視角切入來分析與求解,回歸平面向量相關概念的幾何意義來轉化與應用.
思維視角四:坐標思維
方法5:(坐標法)
解析:以頂點A為坐標原點,AC所在直線為x軸建立平面直角坐標系xAy,
解后反思:將對應的三角形放入平面直角坐標系中去,結合對應點坐標的確定與設置,將幾何問題代數(shù)化,借助平面向量的坐標性質(zhì)與運算加以轉化,進而確定一個含參的二次函數(shù)問題,借助配方法的巧妙處理,利用二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)來轉化與應用.抓住平面向量的坐標思維,結合平面向量的坐標表示與坐標運算,是代數(shù)法解決平面向量問題中一種基本技巧策略.
探究1:保持題目條件,改變所求平面向量的數(shù)量積的最值為取值范圍,使得問題更加全面,實現(xiàn)問題的進一步拓展與提升.
探究2:保持題目條件,進一步加以拓展,求解動點到三角形的三個頂點中任意兩個頂點所對應的向量的數(shù)量積之和的取值范圍問題,使得問題變得更加復雜多樣.
點評:這里也可以設置求解對應平面向量的數(shù)量積和式的最小值(或最大值)問題.通過坐標法處理最為合理有效,也是坐標思維的進一步綜合應用.
探究3:在變式2的基礎上,將動點M在規(guī)定的邊上運動,拓展到在三角形所在的平面上運動,進而得到以下對應的變式問題.
解析:以頂點A為坐標原點,AC所在直線為x軸建立平面直角坐標系xAy,
點評:對動點不加以限制.改變其他的限制變化情況,都可以合理創(chuàng)設新的變式問題.解決此問題可以巧妙借助坐標思維加以分析與處理.也可以嘗試其他思維方法.
解決平面向量時,經(jīng)常利用基底、幾何與坐標這幾個常見的思維方式進行切入,有時還有解三角形思維、三角函數(shù)思維以及特殊思維等,從平面向量的線性運算、坐標運算或三角函數(shù)運算等來進行數(shù)學運算,或從平面幾何圖象的直觀形象來數(shù)形結合,充分展示平面向量同時兼?zhèn)洹皵?shù)”的性質(zhì)與“形”的特征這一雙重性質(zhì).
對平面向量問題的“一題多解”,進一步發(fā)散思維,融合數(shù)學基礎知識與基本技能,形成穩(wěn)定的知識架構;而借助“一題多變”,進一步升華能力,真正達到會解、會用、會拓展等.在此層面上,進一步實現(xiàn)“一題多得”的良好效果.